JPH05326232A - 磁気回路部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピーカ等に用いられる磁気回路部品におい
て、リング形状磁石と磁気ヨークとが振動等によって外
れることがなく、磁束分布の均一な磁気回路部品を提供
する。 【構成】 両端面における内径寸法が異なるリング形状
磁石１の内周面と内径寸法が小さいほうの端面とに鉄粉
と樹脂バインダとからなる内径側磁気ヨーク２を当接さ
せて一体成形した磁気回路部品とすることにより、リン
グ形状磁石１が内径側磁気ヨーク２に食い込んだ状態に
なるため両者が外れることがない。またリング形状磁石
１の上面に空心コイルを設置して半径方向に着磁すると
き、その下面近傍部分の着磁磁界が上面近傍部分より小
さくて未飽和着磁となっても下面近傍部分の体積が大き
いため、磁気ギャップ４における磁束分布が均一にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピーカ、モータ等に
用いられるリング形状磁石と磁気ヨークとからなる磁気
回路部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気回路部品の代表例として、ス
ピーカ用の磁気回路部品を取り上げ、以下これについて
説明する。図４は従来のスピーカ用の磁気回路部品の断
面図である。同図において、３は電磁鋼板からなる円形
コップ形状の外径側磁気ヨーク、１１はリング形状磁
石、１２はリング形状磁石１１と外径側磁気ヨーク３と
を磁気的に接続する電磁軟鉄からなる段付き円柱形状の
内径側磁気ヨークで、外径側磁気ヨーク３の端部近傍の
内周面とリング形状磁石１１の外周面とで振動コイルを
挿入する磁気ギャップ４を形成した構成となっている。

【０００３】リング形状磁石１１はフェライト磁石や希
土類磁石等の粉末焼結磁石からなり、その外周面および
内周面は研磨加工されて所定寸法に仕上げられている。
そして、その内周面が内径側磁気ヨーク１２の外周面に
接着樹脂により接着されて組み立てられている。しかし
ながら、樹脂接着では組み立て精度が不十分な場合があ
る。このため、内径側磁気ヨーク１２の材料に鉄粉と樹
脂バインダとからなる複合軟磁性体粉末を用いてこれを
リング形状磁石１１とともに圧縮成形し、リング形状磁
石１１と内径側磁気ヨーク１２とを一体成形で作製する
試みがなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなリング形状磁石と内径側磁気ヨークとの圧縮一体成
形では、これを多数作製した際に、その中にわずかな外
力や振動によってリング形状磁石が内径側磁気ヨークか
ら外れるものがいくつか含まれているという問題点があ
った。特に、リング形状磁石の内周研磨は加工コストが
非常に高価であるため、内周未研磨のリング形状磁石を
使用した場合にこの傾向が顕著であった。

【０００５】また、内周研磨したリング形状磁石を使用
した場合は、上記の外れ不良発生率は内周未研磨のもの
を使用した場合よりは少ないものの皆無ではなく、さら
にこの問題点以外にも磁気ギャップにおける軸方向の磁
束分布がやや不均一になるという問題点があった。

【０００６】このような問題点が生じる原因を追求した
結果、次のような現象に基づくことが明らかになった。
すなわち、リング形状磁石は焼結磁石であるため焼結時
に収縮するが、均一に収縮しないため内径側と外径側が
真円から大きくずれる。外径側についてはセンタレス加
工によって低コストで所定の寸法に加工できるが、内径
側の加工は著しく高コストとなるため未研磨の状態で使
用することは望ましい。このような状態で使用する焼結
磁石の焼結後の内周面は、収縮によって凹凸を形成して
おり、その凹凸の度合はおよそ５０μｍである。そのた
め、圧縮一体成形の際に複合軟磁性体と複雑に噛み合
い、接合力に対しては有利であると考えられていた。

【０００７】しかし、多数圧縮一体成形品を作製した際
にリング形状磁石が外れるものがあった。そこで、この
外れたリング形状磁石の内周形状について詳細に調べた
結果、内周面の凹凸のほかにリング形状磁石の上面およ
び下面の内径に寸法差を生じていることが判明した。寸
法差を生じる原因についてさらに調べたところ、次のよ
うなことが判明した。焼結磁石を作製する際、台盤と焼
結磁石の間に敷粉を使用して焼結を行うが、本発明で使
用する焼結磁石は特性の面から敷粉を使用できないた
め、直接台盤の上に焼結磁石を置いて焼結を行う。その
ために、リング形状磁石と台盤の接している面には摩擦
抵抗が生じ収縮が妨げられる。それに対して台盤と接し
ていないもう一方の面は、収縮を妨げる要因がないため
焼結による収縮の割合が大きくなる。このようにしてリ
ング形状磁石が台盤と接していた面と接していない面と
で内径に寸法差を生じた形状となる。したがって内径寸
法の小さい面が内径側磁気ヨークの突出していない面側
（図４において上面側）となったときにリング形状磁石
と内径側磁気ヨークとの外れが起るものと考えられる。

【０００８】また、このような収縮の差は密度の差とし
ても現れ、台盤に接していない面近傍では密度が大きく
て単位体積当りの磁気特性も高いが、台盤に接していた
面近傍では密度が小さくて磁気特性が低い。したがって
リング形状磁石の内周面も研磨して両端面における内外
径の寸法を同一にすると、台盤に接していた面近傍の磁
気特性が低いために磁気ギャップの軸方向における磁束
分布が不均一になると考えられる。

【０００９】さらに、このような密度差のある焼結磁石
を使用せず、密度差のほとんどない内外周が研磨加工さ
れた焼結磁石を用いた場合においても、磁気ギャップに
おける磁束分布が不均一となる場合がある。これは焼結
磁石の半径方向への着磁に起因するものであることが明
らかになった。すなわち焼結磁石への着磁は、焼結磁石
の上面に空心コイルを両者の中心軸が一致するように設
置し、この空心コイルに大電流を流すことにより空心コ
イルに発生する磁界の半径方向成分を利用して焼結磁石
の磁気特性が飽和するように着磁している。

【００１０】しかしながら、焼結磁石が希土類磁石のよ
うに保磁力が大きいものの場合は、空心コイルに流せる
電流値に限界があるため、特に空心コイル位置から離れ
ている焼結磁石の下面近傍部分は飽和まで着磁され難
い。したがって磁気ギャップにおける下端部の磁束が上
端部の磁束よりも小さくなり、磁束分布が不均一になる
と考えられる。

【００１１】本発明はこのような問題点の原因究明をも
とになされたもので、リング形状磁石と内径側磁気ヨー
クとの外れがなく、磁気ギャップにおける磁束分布が均
一でかつ安価な磁気回路部品およびその製造方法を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の磁気回路部品は、両端面における内径が異な
るリング形状磁石の内周面および内径の小さいほうの端
面の内周縁近傍に複合軟磁性体からなる磁気ヨークを当
接させて両者を一体成形し固定した構成とする。

【００１３】

【作用】この構成によれば、リング形状磁石の内径の小
さい側が磁気ヨークに食い込む状態になり、外力や振動
によりリング形状磁石が磁気ヨークから容易に外れるこ
とはない。また、リング形状磁石の内径の小さい付近の
密度が小さいためあるいは着磁不足のために磁気特性が
不足しても、体積が増加してその不足分を補充するため
磁気ギャップにおける磁束分布も均一となる。さらに、
安価な内周未研磨のリング形状磁石が使用できるため、
安価な磁気回路部品を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例にて本発明を詳しく説明する。

【００１５】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例における磁気回路部品の模式的断面図、図２はその製
造方法および成形金型の説明のための断面図である。図
１に示すように、この磁気回路部品はリング形状磁石１
と内径側磁気ヨーク２とを結合し、外径側磁気ヨーク３
の内側に磁気ギャップ４を形成した構成となっている。
リング形状磁石１には、内径寸法が下面部分より上面部
分で大きいＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を用い、その寸法
差は約１５０μｍのものを用いた。内径側磁気ヨーク２
にはアトマイズ鉄粉とエポキシ樹脂バインダを混練分散
した樹脂結合型の複合軟磁性体を使用した。また、リン
グ形状磁石１が下向きの方向に抜けないように、内径側
磁気ヨーク２の直径はリング形状磁石１の下面部分の最
大内径より大きくしてある。

【００１６】リング形状磁石１と内径側磁気ヨーク２と
の一体成形方法は、図２に示すように、まず下ダイス５
の上面にリング形状磁石１を内径寸法の大きいほうの端
面を下向きにして設置し、そのリング形状磁石１の外周
面と上ダイス６の段差部７とを合せながら上ダイス６を
下ダイス５上に設置した後ピン８により下ダイス５と上
ダイス６とを固定する。次に、この成形金型に粉末の樹
脂結合型の複合軟磁性体からなる磁気ヨーク材料９を投
入し、ポンチ１０に３ｔｏｎ／cm²の圧力を加えて圧縮
成形する。そして成形金型より一体成形品を取り出し、
１２０℃で１時間保持する硬化処理を施してリング形状
磁石１と内径側磁気ヨーク２とが一体成形された磁気回
路部品を作製した。

【００１７】このようにして得られた磁気回路部品につ
いて、リング形状磁石１と内径側磁気ヨーク２との結合
力を評価した。その評価方法として、リング形状磁石１
の下面部分を固定し内径側磁気ヨーク２の上面部分に荷
重をかけ、その引き抜きに要する荷重を測定し接合力と
した。

【００１８】上記評価方法で測定した結果、０．２kgｆ
／mm²でリング形状磁石１が破壊した。これは、リング
形状磁石１の内径寸法が下面部分より上面部分で大き
く、内径側磁気ヨーク２の形状もリング形状磁石１の内
周面に沿って成形されているために、形状としては上面
部分が下面部分で大きい。このような接合状態を形成し
ていることから、リング形状磁石１から内径側磁気ヨー
ク２を引き抜くためには、リング形状磁石１を押し広げ
て破壊するか、内径側磁気ヨーク２を破壊する力が必要
となり、この場合はリング形状磁石１が破壊したものと
考えられる。

【００１９】これに対してリング形状磁石１を内径寸法
が上面部分より下面部分で大きい状態（寸法差で約１５
０μｍ）のものを圧縮一体形により作製し、その接合力
の測定を行ったところ、０．００１３kgｆ／mm²の荷重
でリング形状磁石１と内径側磁気ヨーク２の双方が破壊
されることなく容易に外れた。これは前述の試料に対し
てリング形状磁石１と内径側磁気ヨーク２の接合面の形
状が逆向きに形成されていることから、外れ易い構造で
あるとともに、内周面の凹凸の形状による噛み合いの効
果も小さくなり、このような値が得られたものと考えら
れる。

【００２０】ここで磁気回路部品として、リング形状磁
石１と内径側磁気ヨーク２の接合に必要な強度として
は、落下衝撃や振動に対して十分耐えられる値として
０．００５kgｆ／mm²以上が必要となる。このことから
考えると、０．００１３kgｆ／mm²でリング形状磁石１
が外れた構成では、機械的特性を満たさない結果とな
る。そのため、リング形状磁石１の内径寸法が下面部分
より上面部分で大きくなる構成で圧縮一体成形を行うこ
とによって、０．２kgｆ／mm²の強度が得られたことか
ら前記の機械的強度の条件を満たすことが可能となる。

【００２１】次に、リング形状磁石１と内径側磁気ヨー
ク２との一体成形品に外径側磁気ヨーク３を取り付け、
磁気ギャップ４の中心軸方向における磁束分布をガウス
メータにより測定した。その測定結果を図３に示す。た
だし同図において、曲線Ａは図１に示すようにリング形
状磁石１の内径寸法の小さいほうの端面を下側に配置し
たときの磁束分布を、曲線Ｂはこれとは逆に内径寸法の
小さいほうの端面を上側に配置したときの磁束分布をそ
れぞれ示したものである。なお、磁束の強度は磁束の最
大値を１として相対強度で表示してある。

【００２２】図３から明らかなように、内径寸法の小さ
いほうの端面を下側にした場合は磁気ギャップ４におけ
る磁束分布が極めて均一な磁気回路部品が得られた。

【００２３】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
に内周が未加工状態のリング形状の焼結磁石を用いた場
合について説明する。焼結磁石を成形する際、金型には
抜き勾配が若干設けてあるため、焼結前のリング形状磁
石の内径寸法の上面部分と下面部分とでは若干の寸法差
を生じている。これが焼結によって前述のような収縮の
現象にて上下面での寸法差が助長されることを利用した
ものである。

【００２４】リング形状磁石の焼結前に、台盤と接触す
る面であることを示すための印をリング形状磁石の内周
面の内周縁近傍に高温用塗料で付けて焼結を行う。印を
施した箇所を上面にしてリング形状磁石の成形金型内に
設置する。設置したリング形状磁石を実施例１と同様の
方法で圧縮一体成形を行う。このようにして作製した圧
縮一体成形のリング形状磁石と内径側磁気ヨークの接合
力を実施例１に示した方法で評価したところ、０．２kg
ｆ／mm²を超えた時点でリング形状磁石が破壊するとい
う結果が得られた。このことから、磁気回路部品として
の機械的特性を十分満足するものが得られた。

【００２５】また、上記の塗料により印を施す他の方法
として、台盤と接触する面に研磨によって消えることの
ない程度の凹部や溝を施したリング形状磁石を使用した
場合では、印の判定が容易になるという結果が得られ
た。さらに磁気ギャップにおける磁束分布を測定した結
果、図３に示す曲線Ａとほぼ同様の極めて均一な磁束分
布が得られた。

【００２６】このように本実施例によれば内周が未加工
のリング形状磁石を用いることができ、安価に磁気回路
部品を製造することができる。

【００２７】なお、リング形状磁石の上面部分と下面部
分との内径の寸法差として、下限は内周面の凹凸によっ
て得られる強度は最低限必要であるから５０μｍ以上、
上限は金型の抜き勾配を大きく取ると成形時に密度むら
を生じ易くなると考えられるので極端に大きく取れず５
００μｍ以下が好ましい。さらには焼結時の収縮による
割合を考慮すると１００μｍ〜２００μｍが望ましい。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明による磁気回路部品
は、両端面における内径寸法が異なるリング形状磁石を
用いることにより、リング形状磁石と内径側磁気ヨーク
とが強固に接合されるため外力や振動に対して十分な強
度を有し、リング形状磁石の外れによる不良発生をなく
すことから、品質向上、歩留り向上に大いに役立つとと
もに、磁気ギャップにおける磁束分布の均一化も図れる
ものである。また内周が未加工の焼結磁石を用いること
ができるため、安価な磁気回路部品が得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における磁気回路部品の
模式的断面図

【図２】同磁気回路部品の製造方法および成形金型を説
明する模式的断面図

【図３】磁気回路部品の磁気ギャップにおける磁束分布
の比較図

【図４】従来の磁気回路部品の模式的断面図

【符号の説明】

１ リング形状磁石 ２ 内径側磁気ヨーク ９ 磁気ヨーク材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｋ 15/03 Ｚ 7429−5Ｈ Ｈ０４Ｒ 31/00 Ｂ 8421−5Ｈ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端面における内径寸法が異なるリング形
   状磁石と、このリング形状磁石の内周面と前記内径寸法
   の小さいほうの端面の内周縁近傍とに一体成形により当
   接固定された複合軟磁性体からなる磁気ヨークとを備え
   た磁気回路部品。
2. 【請求項２】成形金型の円穴に両端面における内径寸法
   が異なるリング形状磁石を挿入し、さらに前記円穴に鉄
   粉と樹脂バインダからなる磁気ヨーク材料を前記リング
   形状磁石の内周面と前記内径寸法の小さいほうの端面の
   内周縁近傍とに接するように投入した後、前記磁気ヨー
   ク材料を圧縮成形する磁気回路部品の製造方法。